第三单元电能转化为化学能电解池

1、第三单元电能转化为化学能电解池第1课时电解池的工作原理【考点解析】一、电解池的工作原理概念：电解池是把能转化为的装置。一般构成条件：直流电源。两个电极（Ag及其之前的金属作阳极时失电子）。电解质溶液或熔融电解质（参与反应）形成闭合回路。电极名称及电极反应。阴极：与电源 极相连， 离子流入， 电子，发生 反应。放电顺序：Na Zn2 Pb2 H Cu2 Fe3 Ag阳极：与电源 极相连， 离子流入， 电子，发生 反应。 金属电极 S2 I Br Cl OH 含氧酸根电解CuCl2溶液的分析电极材料及存在离子电极反应电极现象阴极阳极总离子反应式总化学反应式闭合回路中电子从 极流出，通过外电路流回到

2、 极；电流从 极流出，通过外电路流回到 极；电解质溶液中：阴离子（如Cl）移向 极，阳离子如（H+）移向 极。例1分别写出用惰性电极电解下列物质水溶液的电极方程式和总反应式。电解质电极存在的离子电极反应总反应式HCl阴极阳极CuCl2阴极阳极NaCl阴极阳极AgNO3阴极阳极KOH阴极阳极HNO3阴极阳极电解池的实验设计例设计实验实现Cu+H2SO4CuSO4+H2，画出装置图，写出电极反应方程式。二、重要的电解工业生产：生产电极及材料存在的离子电极反应总反应式制Na阴极阳极制Mg阴极阳极制Al阴极阳极氯碱工业阴极阳极电解精炼铜阴极 /阳极 铁器件电镀铜阴极 /阳极 例3金属镍有广泛的用途。粗

3、镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）（）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2eNiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt例4氨碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为，与电源负极相连的电极附近，溶液pH（选填“不变”“升高”或“下降”）。（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程发生反

4、应的离子方程式为、。（3）如果粗盐中SO42含量较高，必须添加钡试剂除去SO42，该钡试剂可以是（选填A，B，C多选扣分)。ABa(OH)2BBa(NO3)2CBaCl2（4）为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42，加入试剂的合理顺序为（选填A、B、C多选扣分）。A先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂B先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3C先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水

5、时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为。第1课时电解池的工作原理练习依据下图判断，下列叙述正确的是（）AI是原电池，是电镀装置BI、装置中锌极上均发生氧化反应C、装置中，铜极均发生氧化反应而溶解D、装置中Cu2+浓度基本不变用惰性电极电解下列物质的水溶液，电解过程中，溶液的pH为升高、降低、不变的是（）ANaCl、CuSO4、Na2SO4BHCl、HNO3、K2SO4CCaCl2、NaCl、KNO3DAgNO3、CaCl2、Cu(NO3)2某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：阳极质量不变；阴极质量增加；电解液pH

6、减小，则应选用的电极是（）A阴、阳两极都用石墨B铜作阳极，铁作阴极C铁作阳极，铜作阴极D铂作阳极，铜作阴极某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（）A铅笔端作阳极，发生还原反应B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生Da点是负极，b点是正极关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（）A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液。溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧

7、杯中，充分搅拌后溶液呈中性下列描述中，不符合生产实际的是（）A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱。用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子如下图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，C为盛有稀硫酸的电解槽，e、f为铂电极。接通电路后发现B上的c点显红色。试回答：（1）电源A上的b是什么极?。（2）写出B上的电极

8、反应式和总反应的化学方程式：。（3）e、f电极上所产生的气体各是什么?，其体积比是多少?。为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu，某研究性学习小组的同学们设计了两种方案：方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，过滤。在所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为；过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是。方案2：在废液中加入适量盐酸调节溶液的pH = 1，用铜和石墨作电极进行电解。当观察到阴极上有少量气泡产生时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。方案2中铜作极，所发生的电极反应为（若有多个电极反应，请按照反应发生

9、的先后顺序全部写出）：，另一电极所发生的电极反应为。方案2在电极上直接回收到铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为：。10用下图I所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图所示装置，可观察到U型管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U型管右端液面上升。（1）用装置I电解食盐水时，总反应的离子方程式为。为什么石墨电极上方得到气体的体积比铁电极上方得到气体的体积小得多? 如果所用食盐水中含有MgCl2杂质，在电解过程中还可以观察到的现象是。（2）用装置进行实验时，有关电极反应式为：铁电极，石墨电极。11（2006北京理综）铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：（1）工业冶炼铝的

10、化学方程式是。（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是。（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如下图所示。 该电解槽的阳极反应式是。 通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：。 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口（填写“A”或“B”）导出。第2课时电解的相关计算【知识准备】原电池和电解池的计算包括两级产物的定量计算、溶液的pH计算，相对原子质量和阿伏伽德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。无论哪类计算，均可利用“电子得失守恒”，通过“转移电子数相等”，寻找关系式进行计算。要注意电解的阶段

11、性，如CuSO4溶液中，电解完Cu2+，继续通电时H+放电。串联电路中，阴阳极交叉排列，相同时间内，流过各处的电量相同。例如下图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g 。试回答：（1）电源中X极是（填“正”或“负”）极。（2）通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前c(CuSO4)。（3）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的pH。【针对训练】按下图中甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，下列叙述不正确的是（）AE表示反应生成Cu的物质的量BE表示反

12、应消耗H2O的物质的量CF表示反应生成H2SO4的物质的量DF表示反应生成O2的物质的量在1 L K2SO4、CuSO4的混合溶液中，c(SO42) = 2 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体（标准状况），原溶液中c(K+)为（）A0.5 molL1B1 molL1C1.5 molL1D2 molL1某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4 ，它们的物质的量之比为3 ：1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是（）A阴极自始至终只析出H2B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水D溶液pH不断

13、增大，最后为7在25时，将两个铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解。通电一段时间后，在阴极上逸出a mol气体，同时有m g Na2SO410H2O晶体析出，若温度不变。此时剩余溶液中硫酸钠的质量分数是（）Am/(m+18a)100Bm/(m+36a)100C7 100 m/161(m+18a)D7 100 m/161(m+36a)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是： （1）若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是（填序号）。ANiO2BFeCFe(OH)2DNi(OH)2（2）用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0.02

14、 mol e，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题： 电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M ，则金属M的相对原子质量为（用含“a、x”的表达式表示）。 电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL ，阳极产生的气体在标准状况下的体积是L ；将电解后的溶液加水稀释至l L，此时溶液的pH = 。第3课时电解的规律例分别以惰性电极电解下列电解质，分析填表。类型电解质特点实例电解方程式电解对象电解质溶液浓度变化溶液pH变化电解质溶液复原方法电解水含氧酸H2SO4可溶性强碱NaOH活泼金属含氧酸盐KNO3电解电解质无氧酸HCl不活泼金属无氧酸

15、盐CuCl2/放氢生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl放氧氢生酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO4电解时溶液酸碱性“口诀”为：氢出碱增，氧出酸增，氢氧共出，“酸”酸、“碱”碱、“中”中。用石墨作电极电解下列溶液：稀H2SO4 K2SO4溶液 CuCl2溶液 CuSO4溶液 KOH溶液（1）阴极、阳极都有气体产生，且体积比（相同条件下）为2 ：1的是（填序号），其阳极的电极反应式都是，阴极的电极反应式都是，总反应的化学方程式都是。（2）阴极、阳极都有气体产生，其中溶液pH变小的是，pH变大的是。（填序号）（3）一个电极析出金属，一个电极逸出气体，且溶液pH明显减小的是（填序号），其总反应的化学方程式是。用

16、惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液（与电解前同温度）的说法中，正确的有（）（1）该溶液的pH值可能增大；（2）该溶液的pH值可能减小；（3）该溶液的pH值可能不变；（4）该溶液的浓度可能增大；（5）该溶液的浓度可能不变；（6）该溶液的浓度可能减小。A三种B四种C五种D六种用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液的pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 ：2D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 ：1从NO3、SO42、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。（1）两极分别放出H2和O2，电解质的化学式可能是。（2）若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是。（3）两极分别放出气体，且体积比为1 ：1，电解质的化学式可能是。电化学综合训练如图所示，下列各烧杯中都是天然水，纯铁腐蚀由快到慢的顺序是（）ABCD将铁棒与石墨用导线连接后浸入001 mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是（）A铁棒附近产生OHB铁棒被腐蚀C石墨棒上放出C12D石墨棒上放出O2用滴有酚酞和氯化钠溶液的湿润滤